Participation of Surface Oxygen in the Stabilization of the Rh/HOPG System with Respect to NO₂

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

In this work, using the method of X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), a comparative study of the nature of the interaction of NO₂ at room temperature and a pressure of 10⁻⁵ mbar with two samples of highly oriented pyrolytic graphite (HOPG), on the surface of which rhodium was preliminarily deposited by vacuum deposition, was carried out. Before metal deposition, one of the HOPG samples was annealed in vacuum at 600°C, and the other was subjected to bombardment with argon ions, followed by exposure to air at room temperature for an hour in order to introduce strongly bound oxygen atoms into the surface composition. After deposition of rhodium on two samples of HOPG prepared, two model catalysts were obtained, designated as Rh/C and Rh/C(A)-O. It was found that the interaction of NO₂ with Rh/C led to the oxidation of graphite with the destruction of the surface layer. The Rh particles remained in the metallic state, but at the same time they were introduced into the near-surface layer of the carbon support. On the contrary, when the Rh/C(A)-O sample was treated with NO₂, the deposited rhodium was partially converted into RH₂O₃, while the graphite was oxidized to an insignificant degree and retained its original structure. The role of surface oxygen in the stabilization of graphite with respect to oxidation to NO₂ was discussed.

Full Text

Restricted Access

About the authors

M. Yu. Smirnov

Boreskov Institute of Catalysis, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: smirnov@catalysis.ru
Russian Federation, 5 Acad. Lavrentiev pr., Novosibirsk, 630090

A. V. Kalinkin

Boreskov Institute of Catalysis, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences

Email: smirnov@catalysis.ru
Russian Federation, 5 Acad. Lavrentiev pr., Novosibirsk, 630090

V. I. Bukhtiyarov

Boreskov Institute of Catalysis, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences

Email: smirnov@catalysis.ru
Russian Federation, 5 Acad. Lavrentiev pr., Novosibirsk, 630090

References

  1. Yermakov Y.I., Surovikin V. F., Plaksin G. V., Semikolenov V. A., Likholobov V. A., Chuvilin A. V., Bogdanov S. V. // React. Kinet. Catal. Lett. 1987. V. 33. P. 435.
  2. Simonov P.A., Likholobov V. A. Physicochemical Aspects of Preparation of Carbon-Supported Noble Metal Catalysts / In: Catalysis and Electrocatalysis at Nanoparticle Surfaces. CRC Press, Eds. A. Wieckowski, E. R. Savinova, C. G. Vayenas. 2003, Ch. 12, P. 409.
  3. Стахеев А.Ю., Ткаченко О. Р., Клементьев К. В., Grünert W., Брагина Г. О., Машковский И. С., Кустов Л. М. // Кинетика и катализ. 2005. Т. 46. С. 122. (Stakheev A. Yu., Tkachenko O. P., Klement’ev K.V., Grünert W., Bragina G. O., Mashkovskii I. S., Kustov L. M. // Kinet. Catal. 2005. V. 46. P. 114.)
  4. Делий И.В., Симакова И. Л. // Изв. АН. Cер. хим. 2008. Т. 57. С. 2020. (Deliy I. V., Simakova I. L. // Russ. Chem. Bull. Int. Ed. 2008. V. 57. P. 2056.)
  5. Deliy I.V., Simakova I. L., Ravasio N., Psaro R. // Appl. Catal. A: Gen. 2009. V. 357. P. 170.
  6. Смирнов М.Ю., Калинкин А. В., Симонов П. А., Бухтияров В. И. // Кинетика и катализ. 2022. Т. 63. С. 602. (Smirnov M. Yu., Kalinkin A. V., Simonov P. A., Bukhtiyarov V. I. // Kinet. Catal. 2022. V. 63. P. 532.)
  7. Смирнов М.Ю., Калинкин А. В., Сорокин А. М., Бухтияров В. И. // Кинетика и катализ. 2020. Т. 61. С. 568. (Smirnov M. Yu., Kalinkin A. V., Sorokin A. M., Bukhtiyarov V. I. // Kinet. Catal. 2020. V. 61. P. 637.)
  8. Смирнов М.Ю., Калинкин А. В., Сорокин А. М., Бухтияров В. И. // Кинетика и катализ. 2020. Т. 61. С. 893. (Smirnov M. Yu., Kalinkin A. V., Sorokin A. M., Bukhtiyarov V. I. // Kinet. Catal. 2020. V. 61. P. 907.)
  9. Смирнов М.Ю., Калинкин А. В., Саланов А. Н., Сорокин А. М., Бухтияров В. И. // Кинетика и катализ. 2021. Т. 62. С. 619. (Smirnov M. Yu., Kalinkin A. V., Salanov A. N., Sorokin A. M., Bukhtiyarov V. I. // Kinet. Catal. 2021. V. 62. P. 664.)
  10. Смирнов М.Ю., Калинкин А. В., Бухтияров В. И. // Кинетика и катализ. 2023. Т. 64. С. 336. (Smirnov M. Yu., Kalinkin A. V., Bukhtiyarov V. I. // Kinet. Catal. 2023. V. 64. V. 64. P. 320.)
  11. Калинкин А.В., Сорокин А. М., Смирнов М. Ю., Бухтияров В. И. // Кинетика и катализ. 2014. Т. 55. С. 371. (Kalinkin A. V., Sorokin A. M., Smirnov M. Yu., Bukhtiyarov V. I. // Kinet. Catal. 2014. V. 55. P. 354.)
  12. Moulder J.F., Stickle W. F., Sobol P. E., Bomben K. D. Handbook of X-ray Photoelectron Spectroscopy. Eden Prairie: Perkin-Elmer Co, 1992.
  13. Yang D.-Q., Sacher E. // Surf. Sci. 2002. V. 504. P. 125.
  14. Rousseau B., Estrade-Szwarckopf H., Thomann A.-L., Brault P. // Appl. Phys. A. 2003. V. 77. P. 591.
  15. Blume R., Rosenthal D., Tessonnier J.-P., Li H., Knop-Gericke A., Schlogl R. // ChemCatChem. 2015. V. 7. P. 2871.
  16. Susi T., Pichler T., Ayala P. // Beilstein J. Nanotechnol. 2015. V. 6. P. 177.
  17. Kovtun A., Jones D., Dell’Elce S., Treossi E., Liscio A., Palermo V. // Carbon. 2019. V. 143. P. 268.
  18. Stobinski L., Lesiak B., Malolepszy A., Mazurkiewicz M., Mierzwa B., Zemek J., Jiricek P., Bieloshapka I. // J. Electron Spectrosc. Related Phenom. 2014. V. 195. P. 145.
  19. Merel P., Tabbal M., Chaker M., Moisa S., Margot J. // Appl. Surf. Sci. 1998. V. 136. P. 105.
  20. Utsumi S., Honda H., Hattori Y., Kanoh H., Takahashi K., Sakai H., Abe M., Yudasaka M., Iijima S., Kaneko K. // J. Phys. Chem. C. 2007. V. 111. P. 5572.
  21. Wang Z.-M., Kanoh H., Kaneko K., Lu G. Q., Do D. // Carbon. 2002. V. 40. P. 1231.
  22. Martınez M.T., Callejas M. A., Benito A. M., Cochet M., Seeger T., Anson A., Schreiber J., Gordon C., Marhic C., Chauvet O., Fierro J. L.G., Maser W. K. // Carbon. 2003. V. 41. P. 2247.
  23. Yang D., Velamakanni A., Bozoklu G., Park S., Stoller M., Piner R. D., Stankovich S., Jung I., Field D. A., Ventrice C. A., Ruoff R. S. // Carbon. 2009. V. 47. P. 145.
  24. Hou S., Su S., Kasner M. L., Shah P., Patel K., Madarang C. J. // Chem. Phys. Lett. 2010. V. 501. P. 68.
  25. Figueiredo J.L., Pereira M. F.R. // Catal. Today. 2010. V. 150. P. 2.
  26. Ganguly A., Sharma S., Papakonstantinou P., Hamilton J. // J. Phys. Chem. C. 2011. V. 115. P. 17009.
  27. Fu C., Zhao G., Zhang H., Li S. // Int. J. Electrochem. Sci. 2013. V. 8. P. 6269.
  28. Weng-Sieh Z., Gronsky R., Bell A. T. // J. Catal. 1997. V. 170. P. 62.
  29. Kibis L.S., Stadnichenko A. I., Koscheev S. V., Zaikovskii V. I., Boronin A. I. // J. Phys. Chem. C. 2016. V. 120. P. 19142.
  30. Peuckert M. // Surf. Sci. 1984. V. 141. P. 500.
  31. Tolia A.A., Smiley R. J., Delgass W. N., Takoudis C. G., Weaver M. J. // J. Catal. 1994. V. 150. P. 56.
  32. Dementjev A.P., Ivanov K. E., Tsyvkunova E. A. // Appl. Surf. Sci. 2015. V. 357. P. 1434.
  33. Oh Y.J., Yoo J. J., Kim Y. I., Yoon J. K., Yoon H. N., Kim J.-H., Park S. B. // Electrochim. Acta. 2014. V. 116. P. 118.
  34. Baird R.J., Ku R. C., Wynblatt P. // Surf. Sci. 1980. V. 97. P. 346.
  35. Baraldi A., Dhanak V. R., Kiskinova M., Rosei R. // Appl. Surf. Sci. 1994. V. 78. P. 445.
  36. Lizzit S., Baraldi A., Cocco D., Comelli G., Paolucci G., Rosei R., Kiskinova M. // Surf. Sci. 1998. V. 410. P. 228.
  37. Saito T., Esaka F., Furuya K., Kikuchi T., Imamura M., Matsubayashi N., Shimada H. // J. Electron Spectrosc. Related Phenom. 1998. V. 88–91. P. 763.
  38. Bondino F., Comelli G., Baraldi A., Vesselli E., Rosei R., Goldoni A., Lizzit S. // J. Chem. Phys. 2003. V. 119. P. 12534.
  39. Rodriguez J.A., Jirsak T., Dvorak J., Sambasivan S., Fischer D. // J. Phys. Chem. B. 2000. V. 104. P. 319.
  40. Смирнов М.Ю., Калинкин А. В., Бухтияров В. И. // ЖСХ. 2007. Т. 48. С. 1120. (Smirnov M. Yu., Kalinkin A. V., Bukhtiyarov V. I. // J. Struct. Chem. 2007. V. 48. P. 1053.)
  41. Смирнов М.Ю., Калинкин А. В., Дубков А. А., Вовк Е. И., Сорокин А. М., Низовский А. И., Карберри Б., Бухтияров В. И. // Кинетика и катализ. 2008. Т. 49. С. 876. (Smirnov M. Yu., Kalinkin A. V., Dubkov A. A., Vovk E. I., Sorokin A. M., Nizovskii A. I., Carberry B., Bukhtiyarov V. I. // Kinet. Catal. 2008. V. 49. P. 831.)
  42. Haubrich J., Quiller R. G., Benz L., Liu Z., Friend C. M. // Langmuir. 2010. V. 26. P. 2445.
  43. Смирнов М.Ю., Калинкин А. В., Назимов Д. А., Бухтияров В. И., Вовк Е. И., Ozenzoy E. // ЖСХ. 2014. Т. 55. С. 791. (Smirnov M. Yu., Kalinkin A. V., Nazimov D. A., Bukhtiyarov V. I., Vovk E. I., Ozenzoy E. // J. Struct. Chem. 2014. V. 55. P. 757.)
  44. Смирнов М.Ю., Калинкин А. В., Назимов Д. А., Токтарев А. В., Бухтияров В. И. // Кинетика и катализ. 2015. Т. 56. С. 547. (Smirnov M. Yu., Kalinkin A. V., Nazimov D. A., Toktarev A. V., Bukhtiyarov V. I. // Kinet. Catal. 2015. V. 56. P. 540.)
  45. Помогайло А.Д., Калинина К. С., Голубева Н. Д., Джардималиева Г. И., Помогайло С. И., Кнерельман Е. И., Протасова С. Г., Ионов А. М. // Кинетика и катализ. 2015. Т. 56. С. 704. (Pomogailo A. D., Kalinina K. S., Golubeva N. D., Dzhardimalieva G. I., Pomogailo S. I., Knerel’man E.I., Protasova S. G., Ionov A. M. // Kinet. Catal. 2015. V. 56. P. 694.)
  46. Jeguirim M., Tschamber V., Brilhac J. F., Ehrburger P. // J. Anal. Appl. Pyrol. 2004. V. 72. P. 171.
  47. Gao X., Liu S., Zhang Y., Luo Z., Ni M., Cen K. // Fuel Proc. Technol. 2011. V. 92. P. 139.
  48. Fang M.-L., Chou M.-S., Chang C.-Y., Chang H.-Y., Chen C.-H., Lin S.-L., Hsieh Y.-K. // Aerosol Air Quality Res. 2019. V. 19. P. 2568.
  49. Belhachemi M., Jeguirim M., Limousy L., Addoun F. // Chem. Eng. J. 2014. V. 253. P. 121.
  50. Ghouma I., Jeguirim M., Limousy L., Bader N., Ouederni A., Bennici S. // Materials. 2018. V. 11. P. 622.
  51. Стахеев А.Ю., Ткаченко О. П., Капустин Г. И., Телегина Н. С., Баева Г. Н., Бруева Т. Р., Клементьев К. В., Грунерт В., Кустов Л. М. // Изв. АН. Cер. хим. 2004. № 3. С. 502. (Stakheev A. Yu., Tkachenko O. P., Kapustin G. I., Telegina N. S., Baeva G. N., Brueva T. R., Klementiev K. V., Grunert W., Kustov L. M. // Russ. Chem. Bull., Int. Ed. 2004. V. 53. P. 528.)
  52. Korovchenko P., Renken A., Kiwi-Minsker L. // Catal. Today. 2005. V. 102–103. P. 133.
  53. Mager N., Meyer N., Leonard A. F., Job N., Devillers M., Hermans S. // Appl. Catal. B: Environ. 2014. V. 148–149. P. 424.
  54. Jia N., Shi Y., Zhang S., Chen X., Chen P., An Z. // Int. J. Hydrogen Energy. 2017. V. 42. P. 8255.
  55. German D., Pakrieva E., Kolobova E., Carabineiro S. A.C., Stucchi M., Villa A., Prati L., Bogdanchikova N., Corberán V. C., Pestryakov A. // Catalysts. 2021. V. 11. P. 115.
  56. Gao J., Guo Q. // Appl. Surf. Sci. 2012. V. 258. P. 5412.
  57. Смирнов М.Ю., Калинкин А. В., Сорокин А. М., Саланов А. Н., Бухтияров В. И. // Кинетика и катализ. 2023. Т. 63. № 1. C. 3 (Smirnov M. Yu., Kalinkin A. V., Sorokin A. M., Salanov A. N., Bukhtiyarov V. I. // Kinet. Catal. 2023. V. 63. № 1. Р. 78)

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig.1

Download (208KB)
Indexing metadata
3. Fig.2

Download (179KB)
Indexing metadata
4. Fig.3

Download (206KB)
Indexing metadata
5. Fig.4

Download (190KB)
Indexing metadata
6. Fig.5

Download (205KB)
Indexing metadata


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».